Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские учёные поставили рекорд в лазерном синтезе магнитных частиц

Российские учёные синтезировали магнитные наночастицы оксида железа с помощью лазерного излучения. Оригинальная конструкция лазера, а также оптимизация условий синтеза позволили существенно улучшить результаты иностранных исследователей, которые использовали тот же метод получения тех же наночастиц. Но главный результат, конечно, не в том, что наши перегнали зарубежных коллег, а в открывающихся перспективах использования магнитных наночастиц. Их можно успешно применять в борьбе с загрязнением окружающей среды.

Очистка почв и сточных вод от загрязнений, причинённых человеком и его жизнедеятельностью, – серьёзная проблема крупных городов и промышленных районов. Инженеры и исследователи предлагают множество способов её решения, один из которых – применение магнитных сорбентов, то есть веществ, способных поглощать загрязнители. Наличие магнитных свойств у сорбента считается большим плюсом, потому что это позволяет избегать применения трудоёмких операций по отделению отработанного очистителя из раствора, заменив их простой сепарацией с помощью магнитного поля.

Как показали исследования, нанопорошок магнитного оксида железа Fe2O3 служит отличным сорбентом тяжёлых металлов, например хрома, из различных сред. Большая удельная поверхность нанопорошка придаёт ему большую сорбирующую ёмкость, а самими наночастицами можно легко управлять с помощью магнитного поля. Кроме этого, магнитные частицы оксида железа уже находят применение в биокерамике и направленной доставке лекарств.

В связи с тем, что магнитные наночастицы обладают большими перспективами, необходимо искать эффективные способы их производства. Наиболее развитым и универсальным методом получения подобных порошков, по мнению исследователей Института электрофизики Уральского отделения РАН, является лазерный синтез.

С помощью лазерного излучения учёные этого института испаряли мишень, изготовленную прессованием обычного коммерческого немагнитного порошка окиси железа. Затем пары испарённой мишени конденсировались в потоке несущего газа (в исследовании применялись воздух и аргон), после чего с потоком газа проходили в различные фильтрующие элементы. Варьируя типы и давление газа, а также скорость прокачки, учёные добились оптимального режима синтеза. Благодаря оригинальному строению изготовленного лазера и оптимизации синтеза, учёным удалось превзойти достижения иностранных коллег, синтезировавших нанопорошок посредством того же метода и опубликовавших результаты в Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Наши соотечественники примерно в два раза увеличили выход наночастиц и в восемь раз снизили затраты энергии лазерного излучения.

Исследования на электронном просвечивающем микроскопе выявили, что наночастицы имели сферическую или огранённую форму, а их средний размер составлял 15,3 нм. Также учёные проанализировали кристаллографическую структуру нанопорошков, что показало наличие фаз магнитных оксидов железа (маггемита и магнетита). Однако при некотором давлении газа исследователи также обнаруживали в нанопорошке метастабильный оксид железа, который понижал магнитные свойства порошка.

Дальнейшее развитие методов синтеза магнитных нанопорошков откроет пути по созданию новых композитных материалов, носителей информации с высокой плотностью магнитной записи, а также способов очистки почв и сточных вод.

Работа выполнена при финансовой поддержке Уральского отделения РАН (междисциплинарный проект «Разработка новых сорбентов на основе нанокристаллических ферромагнетиков для очистки природных и сточных вод от ионов тяжёлых металлов»).

Источник информации:

В. В. Осипов, В. В. Платонов, М. А. Уймин, А. В. Подкин «Лазерный синтез нанопорошков магнитных оксидов железа». Журнал технической физики, 2012, том 82, вып. 4.

РЕЙТИНГ

5.00
голосов: 7

Галереи

Выставка форума Rusnanotech 2011

На форуме Rusnanotech 2011 были представлены продукты и достижения проектных компаний и компаний-партнёров корпорации РОСНАНО, а также решения производителей оборудования работы для нанотехнологий и достижения исследовательских университетов.

80 фото

Обсуждение

Новости

В человеческой слюне найдена новая форма жизни

Марсианская почва пригодна для выращивания земных овощей

Шимпанзе знают секрет крепкого сна

На Марсе обнаружен земной минерал

Люди не способны обойтись без телефона ни минуты

У человека тоже есть встроенный «биокомпас»

Кстати,
на
52%
сократились...
Конференция IPS-21